电能收集充电器.

合集下载

一种毫微功耗的微弱能量收集电路设计

一种毫微功耗的微弱能量收集电路设计

一种毫微功耗的微弱能量收集电路设计作者:韩晓婧张子佑刘锋来源:《物联网技术》2016年第09期摘要:随着物联网的发展以及传感器的广泛使用,以电池为主的无线传感器供电方式因电池的固有缺陷而备受关注。

将环境中的微弱能量转化为电能可以实现无线传感器网络节点自供电。

文中设计了一种毫微功耗的微弱能量收集电路,实验结果表明,通过收集环境中的微弱能量能够取代电池或者利用收集的能量给电池充电,从而延长电池的寿命,以解决无线传感器网络节点的供电问题。

关键词:低功耗;无线传感器;能量收集电路;自供电中图分类号:TN712.5 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2016)09-0090-040 引言环境中的微弱能量非常微小,但随着电子技术和制造业的发展,传感器正常工作的功耗也越来越低,收集环境中的微弱能量完全能够满足传感器正常工作的需求。

通过对微弱能量的收集来取代电池或者将收集的电能为电池供电是解决传感器供电问题的一种有效途径。

在过去的几年间,物联网技术得到了高速发展,而电源技术的进步却小得多,电池在能量的存储密度上没有太大提高[1]。

传统的无线传感器依靠电池供电来工作并以无线方式发送其测试数据[2]。

这种供电方式的优点在于比较可靠,但缺点是传感器网络节点的使用时间长短取决于供电电池的寿命[3]。

因此,研究者希望能够实现传感器的自供电,利用环境中的微弱能量取代电池或延长电池的寿命[4,5]。

环境中微弱能量的收集由于具有收集方便、来源广泛等优点,得到了研究者的极大关注,成为国际上的研究热点之一[6,7]。

本文设计了一种毫微功耗的微弱能量收集电路,利用LTC3588-1、LT3464、TLV61225三种芯片作为核心电压变换电路;LTC4071芯片为核心的充电控制电路;TPL5100芯片为核心输出控制电路设计微弱能量收集电路,将收集到的电能存储到储能装置或者直接给负载供电。

将能量收集器接入电路,验证微弱能量收集电路将收集的电能储存在锂电池中的可行性以及电路自身的低功耗。

zendure solar flow的工作原理

zendure solar flow的工作原理

zendure solar flow的工作原理
Zendure Solar Flow是一款太阳能充电器,其工作原理如下:
1. 太阳能吸收:Solar Flow内置太阳能电池板,其表面覆盖有光敏材料,可吸收光线并将其转化为电能。

2. 电能转换:光敏材料吸收光线后,会产生电能。

该电能经过内部的电池转换器,将直流电能转化为可供充电的电源。

3. 存储能源:Solar Flow内置电池用于存储电能,可以将充电产生的电能储存起来以供日后使用。

这使得用户可以在夜间或无法接受阳光的情况下仍然能够使用充电器。

4. 充电输出:Solar Flow具有不同类型的充电接口,例如USB 接口和USB-C接口,可用于连接各种设备进行充电。

用户可以将需要充电的设备连接到充电器的接口上,并使用存储的电能为其充电。

总的来说,Zendure Solar Flow通过太阳能吸收和转换电能,将其存储在内置的电池中,并通过充电接口为各种设备提供便携式的充电解决方案。

这使得用户可以在户外或没有电源的情况下,利用太阳能来为移动设备充电。

LinearLTC3588~1压电能量收集电源方案

LinearLTC3588~1压电能量收集电源方案

Lin ear LTC3588-1压电能量收集电源方案关键字:电源管理,能量收集器,DC/DC转换器Linear公司的LTC3588-1是压电能量收集电源,集成了低噪音全波整流和高效降压转换器,组成完整的能量收集解决方案,最适合高输岀阻抗的能量源如压电传感器•输入电压2.7V-20V,输岀电流高达100mA,可选输出电压1.8V, 2.5V, 3.3V和3.6V,可用于压电能量收集,电-机械能量收集无线HVAC传感器,轮胎压里传感器,遥控光开关,毫微瓦降压稳压器.本文介绍LTC3588-1主要特性,方框图以及多种应用电路图,包括100mA压电能量收集电源电路图,最小尺寸的1.8V低压输入压电能量收集电源电路图,电场能量和热电能量收集器电路图等.LTC3588-1: Piezoelectric Energy Harvesting Power SupplyThe LTC.3588-1 integrates a low-loss full-wave bridge rectifier with a high efficiency buck converter to form a complete energy harvesting solution optimized for high output impedance energy sources such as piezoelectric transducers. An ultralow quiescent current undervoltage lockout (UVLO) mode with a wide hysteresis window allows charge to accumulate on an input capacitor until the buck converter can effi ciently transfer a portion of the stored charge to the output. In regulation, the LTC3588-1 enters a sleep state in which both input and output quiescent currents are minimal. The buck converter turns on and off as needed to maintain regulation.Four output voltages, 1.8V, 2.5V, 3.3V and 3.6V, are pin selectable with up to 100mA of continuous output current; however, the output capacitor may be sized to service a higher output current burst. An input protective shunt set at 20V enables greater energy storage for a given amount of input capacitance.LTC3588-1主要特性:950nA Input Quiescent Current (Output in Regulation - No Load)450nA Input Quiescent Current in UVLO2.7V to 20V Input Operating RangeIntegrated Low-Loss Full-Wave Bridge RectifierUp to 100mA of Output CurrentSelectable Output Voltages of 1.8V, 2.5V, 3.3V, 3.6VHigh Efficiency Integrated Hysteretic Buck DC/DCInput Protective Shunt - Up to 25mA Pull- Down at VIN > 20V Wide Input Undervoltage Lockout (UVLO) RangeAvailable in 10-Lead MSE and 3mm x3mm DFN Packages LTC3588-1 应用:Piezoelectric Energy HarvestingElectro-Mechanical Energy HarvestingWireless HVAC SensorsMobile Asset TrackingTire Pressure SensorsBattery Replacement for Industrial SensorsRemote Light SwitchesStandalone Nanopower Buck Regulator6恤10, 血IIHErUIAl FUILE 31 01 M)L} "T —6V图2.LTC3588-1 100mA 压电能量收集电源电路图图1.LTC3588-1方框图 100mA Piezoelectric Energy Harvesting Power Su 叩ly ACVAWCEO CERAMETPICS PFC-WU BUCK :CCNrROLCSIORAGE25Y rIQpH---- -------------------- 畑 TI 丄< 砒 _H 刖nMi■ ] OUTPUT - ~ VOLTAGESELECTPGOOi?PGOODGWFRFJGR0ALD&APREFERENCE PZ1 PZ2v,Nsw n«&se -i如CAPPGOOO VlPiz00. Q1GRID工图 3.LTC3588-1 3.3V 压电能量收集电源电路图:给带无线发送器的微处理器和50mA 瞬态负载供电.图5.采用单个压电晶体和自动加电次序的双电源电路图PZ1VinmPGOODCAPLTG35W-1 鬧畑hiv tMHU ID9GMDCO^EENhMICROPROCESSORL.・ OpF I --------------------- ' 丄斗卉4 uS图4.最小尺寸的1.8V 低压输入压电能量收集电源电路图眺JO £*STLUSPZ2PZI PGODDDO10pF25V pdOO 序一1—MF "Rev rLTCJsea-iCAP SW图8.电场能量收集器电路图图6•带备份电池的压电能量收集器电路图图7.AC 火线供电的3.6V 降压稳压器,大输出电容支持重负载円㈣:”DANGER HIGH VOLTAGE 1150k信 DkI------------- z\l20VAC创用 1 5Qk 15CH<-T-弭9VBAHEHVPILZO SVSTEMS T22O-W-5WXtR05H40C&?7^rtFPANELS ARE PLACED G bFROM ?' x4' FLUORfSCEM LIGHT FiZTUFtESCCPPfR PAF1ELCOPPER 朋毗LP22V|kjPGOODITC358 &>1CftpSW V|H2VtMJT口DOGHCIF'A QOCP71 P7? V.|PGOODLTC3&B0-13Wv12 VOUTtnGMDPGOOD±±GU二询s图10.热电能量收集器电路图图9.5-16V 太阳能供电的2.5V 电源,其超大电容增加输出能量存储和备份电池10012I Pfi-1 THERMAL |鉅碰RATOR fflie 1-1,0-127-157I llfLLJflEKi丁阳 •ipf ■仙mi -w>5V TO 16VSOLAR PAN5LSVRAnERY[R06H4X5FTRM : HE255 S' PER TAPACiTOR TAW :RF1-'00300-^237—^— i OpfPGO QDP12WinPG&ODLTC358 时CAPBVJ恤0001 GND—團 - |'"4.7|jF 工PZ1PZ2 wPG-OTDLTG35S8-1CAPSW 畑VOUT :DOD1GNDPGOOO。

太阳能充电器的工作原理

太阳能充电器的工作原理

太阳能充电器的工作原理
太阳能充电器是一种利用太阳辐射能将其转化为电能的设备。

它的工作原理主要分为三个步骤:太阳能采集、能量转换和电能储存。

首先,太阳能充电器通过太阳能电池板或光伏电池板采集太阳辐射能。

太阳能电池板中的太阳能电池由硅等材料制成,其中含有与光子相互作用的电子。

当光子通过电池板时,电子被激发并跃迁到更高能级,形成电势差(电压)。

其次,采集到的太阳能通过电路中的调节装置进入能量转换模块。

这个模块通常由一个充电控制器和一个电池组成。

充电控制器有多重功能,它能够确保充电器的输出电压和电流符合充电设备的要求,并能防止过充和过放。

此外,充电控制器还能追踪太阳能电压的变化,并调节电压和电流以最大程度地提取太阳能的能量。

充电控制器将经过调整的太阳能电能输送到电池中。

最后,电池储存设备会将能量保存起来,以备不时之需。

电池可以是锂离子电池、镍氢电池或铅酸蓄电池等。

当需要使用充电器时,储存的能量可以通过逆变器转化为直流电,并提供给需要充电的设备,如手机、平板电脑或其他可充电设备。

总之,太阳能充电器通过太阳能电池板采集太阳辐射能,使用充电控制器对能量进行调节并储存在电池中,最后将储存的能量转化为直流电以供设备充电。

这种工作原理使得太阳能充电器成为一种环保、可持续利用的充电方式。

charger工作原理

charger工作原理

charger工作原理Charger(充电器)是一种用来给电子设备充电的设备。

它通过将电能转化为所需的电压和电流,将电能输送到设备中,以便为设备提供所需的能量。

Charger的工作原理可以简单地分为四个步骤:电源输入、变压器变换、整流和滤波、最后是电能输出。

在Charger的工作原理中,电源输入是至关重要的。

电源输入是指将电源的交流电压输入到Charger中。

通常,Charger的输入电压范围是广泛的,可以适应不同地区和国家的电源标准。

在输入电压范围内,Charger可以正常工作。

接下来,变压器变换是Charger工作原理的第二个步骤。

变压器是用来改变电源电压的装置。

它可以将高电压转换为低电压,或将低电压转换为高电压。

通过变压器的变换,Charger可以根据设备的需求提供合适的电压。

第三个步骤是整流和滤波。

在整流过程中,Charger将交流电转换为直流电。

这是通过使用整流器来实现的,整流器可以将电流的正半周或负半周剪切掉,使得电流始终保持一个方向。

在滤波过程中,Charger使用电容器或电感器来平滑输出电流,以消除电流中的脉动。

Charger通过电能输出为设备提供所需的能量。

电能输出是通过将经过变压器、整流和滤波处理的电流输送到设备的电池或电源中实现的。

根据设备的需求,Charger可以提供不同电压和电流的输出。

总结一下,Charger的工作原理可以简单地归纳为电源输入、变压器变换、整流和滤波以及电能输出。

通过这些步骤,Charger能够将电能转化为设备所需的电压和电流,并为设备提供所需的能量。

这使得我们能够方便地为电子设备充电,并确保它们正常运行。

无论是手机、平板电脑还是其他电子设备,Charger都扮演着重要的角色,为我们的生活提供便利。

厂站电能量采集终端故障及解决措施分析

厂站电能量采集终端故障及解决措施分析

厂站电能量采集终端故障及解决措施分析摘要:经济的高速发展带动了科技的进步,尤其是最近几年,各种先进的系统开始运用到国家的经济建设过程之中。

随着厂站电能量采集终端不断完善,其运用范围也在扩展。

厂站电能量采集终端是否能够有序的运行,对于电网来说意义重大。

本文针对厂站电能量采集终端技术改造对运行中电能表的影响进行了分析。

关键词:厂站终端;计量自动化主站;故障分析;解决方法;电能量采集终端对于厂站的电能量采集终端来讲,它是用电信息采集体系的关键构成要素。

如果厂站终端发生故障问题,将会影响实现实时监控厂站终端通信情况,在第一时间发现异常,并进一步分析判断异常出现的原因。

这个厂站电能量终端提供的数据内容有非常重要的作用,从理论层面上来看,该终端被安装到变电站中,必须要借助光纤进行传递,几乎不会受到人为干扰,而且有非常强的稳定性,不过在具体的运用的过程中仍旧有不利点存在。

一、概述随着科学技术的进步,各地区也在不断完善厂站电能量采集终端技术,不断提高厂站电能量采集终端的性能,计量自动化系统各项功能的应用越来越广泛,这为更为准确地电能计量奠定了基础。

电网企业在发展的过程中,必须要加强对厂站电能量采集终端的重视,进一步加强电能量采集终端的正常运行,利用计量自动化系统的数据召测调试及报文查询功能,从而更好地监控厂站终端通信,能够第一时间处理出现的异常问题。

让工作人员可以准确地分析出现厂站终端通信异常原因,工作人员展开有针对性的解决,从而更加明晰厂站电能量采集终端调试与运维技术,以保证电网的稳定运行。

二、厂站电能量采集终端与计量自动化主站通信的实现1.拓扑结构厂站电能量采集终端是应用在变电站的电能信息采集终端,能够实现电能表信息的采集、存储、处理和传输工作。

厂站终端采集的数据通过上行通道,上行通道采用网络、电话或者光纤等通信方式,与主站计量自动化系统进行数据传输。

因此,通过拓扑结构可知,如果厂站终端采集出现了问题,主站前台采集不到数据时,就需要从三方面展开操作,全面排查故障。

压电发电的能量转换及存储技术研究

压电发电的能量转换及存储技术研究

压电发电的能量转换及存储技术研究随着人类对可再生能源的需求日益增长,能量转换和存储技术成为了当今研究的热点。

其中,压电发电技术作为一种将机械能转换为电能的独特方式,在能量转换及存储技术上具有重要的应用价值。

本文将阐述压电发电的基本原理、技术分类、优势以及未来应用前景,为相关领域的研究提供参考。

压电发电是指利用压电材料的逆压电效应将机械能转换为电能的过程。

逆压电效应是指压电材料在受到外部机械应力时,会产生电势差的现象。

与传统发电机相比,压电发电机的最大区别在于其不需要电磁感应原理,因此具有结构简单、体积小、重量轻等优点。

压电发电技术根据不同的应用场景,可分为薄膜压电发电、纤维压电发电和颗粒压电发电等。

薄膜压电发电:利用薄膜压电材料在受到应变时产生电势差的特性,将机械能转换为电能。

该技术适用于小型设备或低功耗应用场景。

纤维压电发电:利用纤维压电材料在受到轴向应力时产生电势差的特性,将机械能转换为电能。

该技术适用于结构较复杂或要求高度集成的应用场景。

颗粒压电发电:利用颗粒状压电材料在受到振动或冲击时产生电势差的特性,将机械能转换为电能。

该技术适用于环境恶劣或要求高稳定性的应用场景。

压电发电技术在能量转换及存储技术上具有以下优势:高效性:压电发电机的能量转换效率较高,可达到90%以上。

可靠性:由于没有使用电磁感应原理,压电发电机具有更高的可靠性,适用于各种恶劣环境。

灵活性:根据不同应用场景,可以选择不同类型的压电发电机,以满足各种需求。

环保性:压电发电过程中不产生污染,符合绿色能源的发展趋势。

不足之处在于,压电发电机的输出功率密度相对较低,需要进一步优化材料和结构设计以提高输出性能。

由于压电发电技术的独特优势,其具有广泛的应用前景。

以下是几个典型的应用领域:便携式设备:随着智能设备的普及,便携式设备对能源的需求不断增加。

压电发电机作为一种绿色、高效的能源转换方式,可为便携式设备提供持续的电能。

电动汽车:电动汽车的发展离不开高效、环保的能源系统。

智能化信息采集终端(集中器)技术规范

智能化信息采集终端(集中器)技术规范

智能化信息采集终端(集中器)技术规范目录1范围 (1)2规范性引用文件 (1)3术语和定义 (1)3.1集中器 (2)3.2采集器 (2)3.3手持设备 (2)3.6 测量点 (2)4技术要求 (2)4.1环境条件 (2)4.1.1参比温度及参比湿度 (2)4.1.2温湿度范围 (2)4.1.3大气压力 (3)4.2机械影响 (3)4.3工作电源 (3)4.3.1工作电源 (3)4.3.2额定值及允许偏差 (3)4.3.3功率消耗 (3)4.3.4失电数据和时钟保持 (4)4.3.5抗接地故障能力 (4)4.3.6 时钟电池 (4)4.3.7 备用电池 (4)4.4结构 (4)4.5绝缘性能要求 (4)4.5.1绝缘电阻 (5)4.5.2绝缘强度 (5)4.5.3冲击电压 (5)4.6温升 (6)4.7数据传输信道 (6)4.7.1安全防护 (6)4.7.2 上行通信信道 (6)4.7.3 下行通信信道 (6)4.7.4数据传输误码率 (8)4.7.5通信协议 (8)4.7.6通信单元性能 (8)4.8功能要求 (8)4.8.1功能配置 (9)4.8.2集中器功能要求 (9)4.8.3采集器功能要求 (18)4.8.4外壳及其防护性能 (18)4.8.5接线端子 (19)4.8.6天线 (19)4.8.7接地端子 (19)4.8.8电气间隙和爬电距离 (19)4.8.9加封印 (20)4.8.10金属部分的防腐蚀 (20)4.9采集数据可靠性 (20)4.9.1采集数据准确度 (20)4.9.2数据采集成功率 (20)4.10电磁兼容性要求 (20)4.11连续通电稳定性 (21)4.12可靠性指标 (22)4.13包装要求 (22)4.14互换性要求 (22)5检验规则 (22)5.1检验分类 (22)5.2验收检验 (22)5.2.1项目和建议顺序 (22)5.2.2不合格判定 (23)5.3型式试验 (23)5.3.1周期 (23)5.3.2抽样 (23)5.3.3不合格分类 (23)5.3.4合格或不合格判定 (23)5.4全性能检验 (23)5.5项目和顺序 (24)6运行管理要求 (24)6.1监督抽检 (24)6.2周期检测 (25)6.3故障统计分析 (25)1范围本技术规范定义了“XXXX公司智能化信息采集管理终端(集中器和采集器)”的功能要求和性能指标,所描述的功能内容和性能数据可以作为项目实施的基本依据,并根据经验进行补充完善。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

电能收集充电器(E 题)摘 要:本设计以SEPIC 电路结构为核心,采用专门的低电压启动、低电压工作维持、低电压工作时增大充电电流、ADC 数据采集和MCU 智能控制等外围电路,完成了基本与发挥功能的系统电路的设计。

经测试,本设计可以在DC3.0V ~25V 电压范围工作,最低启动工作电压约 3.0V ,启动后最低工作维持电压可低到约0.6V ,正常工作输出最大电流可达到0.5A 。

该设计选择的核心芯片LTC1871单价仅需1美元,但能很好的满足设计要求,具备转换效率高等优点。

关键词:DC-DC 充电器,芯片LTC1871,SEPIC 结构,MCU 智能控制1系统总方案设计根据题目要求,电能收集充电器的总体方案如图1所示。

系统中的DC-DC 充电器是整个系统的核心部分,该部分用于实现题目所给出的基本要求和发挥部分的功能要求。

在该设计中,考虑到成本和现有资源等实际情况,采用SEPIC 电路结构;同时,在该部分增加了多项满足发挥部分要求的低电压工作电路、低电压维持电路、E s=1.2V ~3.6V 低电压工作时增大充电电流等外围控制和调整电路。

该部分由Linear 公司的LTC1871控制器作为核心器件[1],外加辅助电路构成。

Es 为直流充电器的输入电压,用直流电源代替。

MCU 通过ADC 采集Es 的电压值,按照题目的基本要求和发挥部分的要求选择合适的Rs 串联到Es 和DC-DC 充电器之间;同时根据ADC 所采集到的电压大小,MCU 控制DC-DC 充电器实现题目的发挥部分(1)所要求的E s=1.2V ~3.6V 时,以尽可能大的电流向电池充电功能;输入电路用于设置MCU ,实现ADC 和显示电路间歇式工作,以达到节能的目的;Ec 模拟可充电电池采用可调稳压电源和可变功率电阻构成测试电路。

由于现有资源和时间的的限制,在本设计中MCU 部分采用的是赛前准备好的宏晶单片STC12C5A16S2控制与数据采集模块[2],该MCU 包含内部8路10位ADC 模块。

STC12C5A16S2单片机可以工作于3.5V 的最低电压,可以从DC-DC 充电器的输出端取3.6V 为MCU 及显示电路供电。

2 理论分析与计算2.1直流转换器拓扑结构的选择按题目要求,DC-DC 充电器应具有升压和降压功能,DC-DC 充电器选择图1 系统原理框图Es 直流电源Rs 阻值选择DC-DC 充电器Ec 模拟可充电电池MCU显示输入ADC图2 SEPIC 拓扑结构图3 反馈网络与工作指示电路SEPIC 拓扑结构如图2所示,其允许输出电压介于输入电压的最大值和最小值之间[3]。

SEPIC 工作过程为:T1处于高频开关状态时,电感L1和L2通过电容Ct 形成电流耦合。

T1开通瞬间,Vin 经过L1和T1流向地线,由于电容Ct 耦合,L2的电流由地线流向Ct 和二极管D1的公共端;T1关闭瞬间,L1的自感电流穿过Ct ,由于此时电感L2的电流由地线向上流,穿过Ct 的电流将通过二极管D1送到Vout 端;经过Cout 的滤波后向负载RL 供电。

2.2 SEPIC 电路重要元器件功耗的分析与计算2.2.1 整流二极管的功耗整流二极管导通损耗[4]的计算公式:⎰=-=ton t f op loss f dt V f P 0(1)式中op f 为开关频率190KHz,on t 为T1的最大开通时间4.2×10-6s 。

整流二极管选用肖特基二极管1N5822,1N5822的反向耐压V f 为40V,由公式(1)可计算出整流二极管通损耗为0.015W 。

选用ES3K 和MBR360快速恢复二极管的功耗均在0.045W 以上。

2.2.2 开关管的功耗根据文献[4],开关管T1的导通电阻造成的功率损耗和开关损耗计算如下:()MAX ON MAX O R I P ⨯=2)(1(2) 25.0V f C PD op oss R =(3)式中R ON(MAX)为导通电阻,Q PD 为开关管极间结电容造成的损耗,设计中选用的型号为FDS6690A ,导通电阻为R ON(MAX)=15m Ω的N 沟道场效应管[5]。

经公式(2)、(3)计算得开关管的总消耗功率为0.020W,但选用IRF9540或FDS4675的开关损耗均在0.080W 以上2.3 其它元器件对系统功耗的影响2.3.1 过流保护电路的功耗LTC1871控制器具有过流保护功能。

LTC1871的10脚SENSE 为电流检测输入,当V sense >0.150V 时,控制器LTC1871关闭T1。

电流采样电阻Rs 为0.005Ω/1W,电流采样电阻的功耗功率:005.0005.0122)(=⨯=⨯=S MAX O R R I P (W)(4)若选用控制器TPS40210,TPS40210的电流检测输入电压为0.150V ,TPS40210的过流保护电路的损耗将会比LTC1871的过流保护电路的损耗大9倍。

2.3.2 反馈网络和工作指示电路的功耗图3为反馈网络与工作指示电路,图中的R8、R9、RL 、LED 也会造成功率损耗,反馈网络消耗的功率:()0086.0101.5106.398222=⨯+=+=R R V P out F (W) (5)由于工作指示LED 存在正向压降LED V ,其功耗为:()()0017.02=⨯-+-=LED LED LED L V RLV Vout RLV Vout P (W)(6)3电路与程序设计3.1 SEPIC 电路的设计3.1.1 输入电容Cin 参数的计算按照题目要求,输入电压Es 最大为20V 时,充电电流最大为I c>(E s-E c)/(R s+R c)=0.164A 。

在系统设计时,DC-DC 充电器的最大充电电流设计为0.5A 。

根据参考文献[4,6],输入电容RMS 纹波电流计算公式为:()L CIN RMS I I ∆⨯=21(7) 式中ΔI L 为输出电感纹波电流,根据参考文献[4,6],滤波电感的纹波电流一般取20%~40%的滤波电感平均电流。

经公式(8)计算得输入电容的输入纹波电流:0.58A 。

输入电容选用两只22μF/16V 的POSCAP 的TCP 烧结钽电容并联构成,同时使用高频陶瓷电容进行旁路高频滤波。

3.1.2滤波电感L 的计算设定SEPIC 变换器工作在CCM 模式,最低输入电压为1V ,开关管T1最大占空比D MAX 为0.8,电感值为:()331019015.13.08.016.33)(=⨯⨯⨯⨯-=⨯⨯⨯=MAX PEAK L OND fI r V L (μH) (8)式中V ON 为开关管T1开通时,T1两端的导通压降,根据参考文献[4,6],电感的峰值电压为输出平均电压加上电感纹波电压的一半,V ON 电感L1两端的电压降。

经过调整图2-4中的电感取L 1=L 2 =40μH 。

3.1.3 整流二极管的选择由公式(9),电感的输出电流I L(PEAK)=1.15A ,根据文献[4,6-7],整流二极管的最大输出峰值电流为:()()()3.215.115.121=+=+=PEAK L PEAK L PEAK D I I I (A)(9)整流二极管选用1N5822,该二极管为肖特基二极管,最大正向导通电流3A ,反向耐压40V 。

3.1.4 开关管T1的选择根据图3,计算出整流管T1的最大导通电流:()()()3.215.115.1211=+=+=PEAK L PEAK L PEAK T I I I (A)(10)开关管T1选用FDS6690A ,FDS6690A 的最大正向导通电流10A ,反向耐压30V ,最低驱动电压1V [5]。

FDS6690A 满足低电压工作的要求。

3.1.5 输出电容Cout 参数的计算由于DC-DC 充电器对纹波要求不高,按输出纹波为ΔU 为0.2V 设计要求,图4启动电路 根据参考文献[4,6],由于DC-DC 充电器持续输出1A ,则稳态时575.021)(=⨯=∆PEAK L I i (A)(11) 式中Δi 为开关管T1导通和关断时输出电流的变化量,参照文献[4,6],输出滤波电容的最大等效电阻和输出最小电容为:5211.0)(=∆∆=iUR MAX ESR (Ω)(12) ()[]58.2322)(=∆-∆-∆=ESRO ESR MAX out R U iR U U L C (μF)(13)按照文献[7]输出电容采用两只R ESR(MAX)=150mΩ,容量为22μF/16V 的POSCAP 的TCP 烧结钽电容并联构成,同时使用高频陶瓷电容进行旁路高频滤波。

3.2 启动电路及启动后低电压维持工作电路的设计(1)启动电路的设计LTC1871的工作电压范围为2.5V 到36V ,可以使用LTC1871的RUN 脚控制系统的启动门限电压。

RUN 引脚下降门限的标称值为1.248V ,当RUN 引脚电平低于该输入门限时,LTC1871处于停止工作状态。

系统设计了图4所示的低电压启动电路。

由R7、Dv 和Q1构成的LTC1871电源端电压跟随供电系统,输入电压Vin 被钳位于5.1V ,提供给LTC1871电源端;当输入电压Vin 过低时,输出电压Vout 经过D3构成的自供电回路对控制器的电源端供电。

当R4比较小的时候,启动电压比较低,但会加大损耗,设计中取R4=75K ,此时最低的Vin 启动电压经测试约为3V ,由于RUN 的最大输入电压极限为7V ,在RUN 脚与地线之间使用了5.1V 稳压管DW1作为电压限制。

(2)启动后低电压维持工作电路的设计在图4的启动电路中的RUN 端增加了R5和D3的构成的启 动后超低输入电压Vin 自维持工作电路,如图5所示。

系统 启动后,D3和R5构成的反馈对RUN 引脚进行强制供电。

图 中的R4、R5取的电阻较大,主要是为了降低系统的损耗。

3.3 降低电池放电电流的设计降低电池放电电流的设计如图6所示,由二极管D4 采用最大反向漏电流为5μA 的HS1J 构成反向电流阻碍电路。

无该二极管时,Ec 将通过前端的R8、R9和RL 等电路放电,但该二极管也会增加系统的供耗,更好的方案是采用理想开关二极管系统。

3.4 增大低输入电压充电电流电路LTC1871的ITH 脚是工作电流控制端口,其电压范围为0~1.40V ,当该引脚的电压越高,则DC-DC 充电器的输出电流越大。

在低电压工作时,为增加输出充电电流,只要使该引脚低压自动升高即可。

如图7所示,通过LM393的前级控制电路使输入电压低于3.6V图6 降低放电电流设计 图5启动后超低电压维持工作电路图7 增大低输入电压充电电流电路图9 程序流程图显示小于1.1V小于3.6V大于3.6 V选择RS模式1模式2模式3初始化NY关闭显示AD 采集输入电压延时延时时,使LM393的1脚输出高电压,则DC-DC 充电器的输出电流增大。

相关文档
最新文档